[发明专利]一种双层石墨烯膜LED电极材料及其制备方法

说明书

本文公开了一种双层石墨烯膜LED电极材料及其制备方法，包括在LED芯片表面覆盖双层石墨烯膜制得，所述的双层石墨烯膜为钼氮掺杂石墨烯膜/铱银氮掺杂石墨烯膜，所述的钼氮掺杂石墨烯膜中碳:钼:氮的摩尔比为(90～110):(0.6～1):(1～1.5)，所述的铱银氮掺杂石墨烯膜中碳:铱:银:氮的摩尔比为(90～110):(0.9～1.2):(0.6～1):(0.6～1)。本发明制备的双层石墨烯膜LED电极材料具有优良的导热特性、透光特性和导电特性，具有很好的透光特性，适合用于作为发光面的大面积电极，进一步增强了电流传导能力。制备方法过程简单安全、所用设备和原料价格低廉，适合产业化大规模制备。

技术领域

本发明属于电子材料及其制备领域，具体涉及一种双层石墨烯膜LED电极材料及其制备方法。

背景技术

LED即半导体发光二极管，是利用固体半导体芯片通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射的光电器件，是当前半导体照明产业的技术基础。

LED的电极材料是决定LED性能的关键技术之一。首先，LED的散热是决定其光衰和寿命的核心因素，其次，由于LED需要从芯片向外进行光发射，为提高流明效率和外量子效率从而更加节能，要求电极的光透射率很高。最后，作为电极必须具有优良的电导率。对电极材料的核心要求是在具有良好导电基础上的高导热性、高透射率，制备满足上面三个条件、综合性能优良的材料是提高LED器件性能的一个核心关键问题。LED半导体发光二极管通常使用金属材料作为电极材料，但金属材料并不透明，影响了LED发光的外量子效率和器件流明效率。目前，LED电极主要通过用Ni/Au、Ti/Al等合金材料实现，由于合金材料没有透光能力，会影响LED芯片的发光效率及电流输运的均匀性，难以制作用于发光面的大面积电极。也有少量用ITO透明导电材料制作的LED电极，但ITO的热导率低，通常只有5-30W/mK，在用于发光面的大面积电极时会影响LED的散热性能。由于III族氮化物的掺杂受限于Mg受主的溶解度和空穴的较高启动能，热量特别容易产生，LED芯片向外散热需要经过大面积电极，如果大面积电极热导率不够，会导致器件产生严重的热效应，对器件的寿命和可靠性产生毁灭性的影响。

发明内容

针对现有制备技术的缺陷和不足，本发明提供一种双层石墨烯膜LED电极材料及其制备方法，解决现有电极材料散热性能差、光透射性能差和导电性能差的问题。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：

一种双层石墨烯膜LED电极材料的制备方法，包括在LED芯片表面覆盖双层石墨烯膜制得，所述的双层石墨烯膜为钼氮掺杂石墨烯膜和铱银氮掺杂石墨烯膜，所述的钼氮掺杂石墨烯膜中碳:钼:氮的摩尔比为(90～110):(0.6～1):(1～1.5)，所述的铱银氮掺杂石墨烯膜中碳:铱:银:氮的摩尔比为(90～110):(0.9～1.2):(0.6～1):(0.6～1)。

进一步地，首先制备石墨烯膜，将石墨烯膜转移至所述的LED芯片上，然后将氯化钼溶液与碳酸氢铵溶液反应后的混合溶液涂覆在所述的石墨烯膜表面，依次进行辐射激活和等离子体处理，制得覆盖有钼氮掺杂石墨烯膜的LED芯片，所述的钼氮掺杂石墨烯膜中碳:钼:氮的摩尔比为100:0.8:1.2。

进一步地，将石墨烯膜转移至所述的覆盖有钼氮掺杂石墨烯膜的LED芯片上，将氯化铱溶液、硝酸银溶液和碳酸氢铵溶液反应后的混合溶液涂覆在所述的石墨烯膜表面，进行辐射激活，然后放入真空退火炉中退火，制得双层石墨烯膜LED电极材料所述的铱银氮掺杂石墨烯膜中碳:铱:银:氮的摩尔比为100:1.0:0.8:0.8。

进一步地，所述的制备石墨烯膜是将氢气、氩气、甲烷和氨气混合，通入真空管式炉升温至1100℃持续20min制得。

进一步地，所述的反应温度为95℃，反应时间为20min。

进一步地，所述的辐射激活是用紫外臭氧处理机中对待激活的石墨烯膜在254nm波长下照射激活48h。